KR100646163B1 - 회전드럼 연속식 탄화로를 구비한 탄화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전드럼 연속식 탄화로를 구비한 탄화장치에 관한 것으로, 탄화로는 외주부의 일단에는 폐기물투입구가 타단에는 처리물이동구가 형성되고 내주부의 내면 및 외주부의 표면에 다수의 내부 및 외부 이송블래이드가 부착되며, 상기 내부 및 외부 이송블래이드는 자체 회전 시 처리물의 이송방향이 반대가 되도록 형성된 회전드럼과, 상기 회전드럼 전체를 일정한 간격으로 둘러싸고 외주부 일단에 탄화가스배출구 및 탄화물배출구가 형성된 열전달드럼과, 상기 열전달드럼의 외주부를 일정한 간격으로 둘러싸고 외주부 일단에는 열유입구가 타단에는 배기구가 형성된 외부드럼을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 열공급장치는 연소실을 구비하며 상기 연소실은 상기 탄화가스배출구 및 열유입구와 연결되고, 상기 배기장치는 배출가스연소실을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전드럼 연속식 탄화장치를 제공한다. 이러한 본 발명의 탄화장치에 의해, 단일 탄화로내에서 건조, 승온 및 탄화과정을 연속적으로 진행하게 하여 공간활용도, 제작비용 및 열효율면에서 보다 효율적인 탄화장치를 제공할 수 있으며, 처리물과 열공급통로를 분리하여 안정적이고 회수율이 높은 탄화과정을 진행할 수 있다.
탄화로, 탄화, 드럼, 연속식, 회전
Description
도 1a는 본 발명의 탄화장치의 정면 구조를 개략적으로 설명한 도면.
도 1b는 본 발명의 탄화장치의 측면 구조를 개략적으로 설명한 도면.
도 2a는 본 발명의 탄화장치의 일례를 도시한 정면도.
도 2b는 도 2a의 우측면도.
도 2c는 도 2a의 평면도.
도 3a는 본 발명의 탄화로의 정면내부구조를 도시한 도면.
도 3b는 본 발명의 탄화로의 평면내부구조를 도시한 도면.
* 도면의 주요부에 대한 설명 *
100 : 탄화로 110 : 회전드럼
120 : 열전달드럼 130 : 외부드럼
111 : 내부이송 블래이드 113 : 외부이송 블래이드
150 : 처리물이동구 200, 300a, 300b : 연소실
210 : 탄화가스배출구 220 : 열유입구
240, 340 : 버너 310 : 배기구
360 : 스택(stack) 400 : 폐기물투입구
500 : 탄화물배출구
본 발명은 회전드럼 연속식 탄화로를 구비한 탄화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중첩된 복수개의 드럼(drum)으로 이루어진 탄화로에서 이송블래이드가 드럼 내외부에 각각 설치된 회전드럼이 회전함에 따라 폐기물이 회전드럼의 내외부를 상호반대방향으로 순차적으로 이동함으로써 건조, 승온 및 탄화과정을 연속적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 회전드럼 연속식 탄화장치이다.
탄화(炭化)란 공기나 산소의 흐름을 차단하고 유기물질을 가열할 때 탄소를 많이 함유하는 검은색 물질로 변화하는 과정을 말한다. 목탄은 이 탄화작용에 의한 생성물의 대표적 예이다.
탄화공정은 탄소질 원료를 약 500℃ 정도로 가열하면 탈수 또는 탈산 현상등의 분해작용으로 산소결합이 끊어진다. 이때 산소가 물과 일산화탄소 및 이산화탄소 등의 형태로 대기중으로 방출되고 휘발분은 거의 가연성가스로 제거되어 최종적으로 고정탄소가 남게 된다. 탄화기술은 소각처리와 같이 음식물의 탄소분을 태워서 제거하는 것이 아니고 무산소 상태에서 가열하여 건류가스를 만들고 이 건류가스를 재 연소시킬 때, 발생하는 열을 이용하여 음식물쓰레기를 최종적으로 숯(탄소 +무기물)으로 생성하는 일련의 기술이다.
이러한 기술을 이용하여 음식쓰레기나 산업슬러지 등을 탄화물로 만드는 탄화장치가 있는데, 이러한 기술과 관련된 폐기물 탄화장치로는, 한국 공개특허공보 공개번호 특2002-0011468호와 같이, 스크루컨베이어에 의해서 일정속도로 투입되는 건조슬러지가 회전탄화로의 내벽에 복수열의 나선상 위치에 배열 장착한 교반이송구에 의하여 교반 이송되며, 간접가열로 발산하는 휘발성물질은 가스배출구에서 배출되어 연료로 사용하고 탄화슬러지는 회전탄화로의 끝부분에 나선상으로 형성된 탄화물 냉각관을 통해서 냉각하여 냉각 탄화물배출구로부터 낙하 배출하도록 구성한 것인바 전체적인 회전탄화로가 길게 마련되어 열손실이 많고 대지의 활용이 비효율적이라는 문제점이 있었다.
또한 한국 등록실용신안공보 등록번호 20-0206603호의 스크루건조기는 최 상단의 건조용 원통에 주입된 건조대상물은 연속적으로 이송되면서 건조된후 최 하단의 건조용 원통을 통해 배출되고 최 하단의 건조용 원통으로 주입된 열풍은 연속적으로 이송되어 최 상단의 건조용 원통을 통해 배기되는 것이었다.
그러나 상기와 같은 스크루건조기에 있어서는, 직사각형의 건조로 하우징 내 에 스크루가 설치된 건조용 원통을 다단으로 마련하여 대지활용측면에선 효율적이나 스크루의 날개에 의해 건조대상물이 이송되기 때문에 건조대상물이 눌어붙기 쉽다는 문제점이 있었다.
또한, 한국 등록특허공보 등록번호 10-0470550호의 폐기물 탄화장치는 긴 회전드럼의 양단이 지지된 열풍유로본체를 다단으로 설치하여 건조, 승온, 탄화가 단 계적으로 이뤄지고 설비의 점유공간이 줄어 콤팩트한 탄화설비를 얻을 수 있었다.
그러나 상기의 탄화장치는 건조, 승온, 탄화과정이 진행되는 각각 별개의 회전드럼 및 열풍유로본체를 설치하게 되므로, 장치의 제작비용이 증가되고 공간 활용율이 떨어지는 문제가 있었으며, 다단의 회전드럼에 열을 공급해야 하므로 이하에서 설명하는 본 발명의 탄화장치에 비해서는 열효율이 좋지 못할 뿐만 아니라 반응물 담겨져 있는 회전드럼 내부로 직접 열풍이 전달되므로 인해 처리물이 직접 열에 닿아 산화되거나 불이 붙은 현상이 일어나거나 열분해가 진행될 시 배출된 가연성 가스가 순간적으로 연소될 수 있어 폭발의 위험성이 있었다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점들을 해결하기 위한 탄화장치를 제공하기 위한 것으로서, 탄화로를 중첩된 복수개의 드럼으로 구성하고 내부 회전드럼의 내주부 및 외주부에 자체 회전시 처리물의 이송방향이 반대가 되도록 다수의 이송블래이드를 부착하고 회전드럼이 회전함에 따라 폐기물이 회전드럼의 내외부를 상호반대방향으로 순차적으로 이동함으로써, 단일 탄화로내에서 건조, 승온 및 탄화과정을 연속적으로 진행하게 하여 공간활용도, 제작비용 또는 열효율면에서 보다 효율적인 탄화장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 회전드럼 내의 폐기물로부터 발생된 가스를 연소실로 회수하여 연료로 활용하고, 배기가스를 연소실에서 완전연소하여 대기 중으로 배출함으로써 연료절감은 물론 환경오염을 방지할 수 있는 탄화장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 탄화로와, 상기 탄화로의 폐기물투입구와 연결된 폐기물투입장치와, 상기 탄화로의 열유입구와 연결된 열공급장치와, 상기 탄화로의 배기구와 연결된 배기장치와, 상기 탄화로의 탄화물배출구와 연결된 탄화물배출장치를 포함하는 탄화장치에 있어서,
상기 탄화로는 외주부의 일단에는 폐기물투입구가 타단에는 처리물이동구가 형성되고 내주부의 내면 및 외주부의 표면에 다수의 내부 및 외부 이송블래이드가 부착되며, 상기 내부 및 외부 이송블래이드가 자체 회전 시 처리물의 이송방향이 반대가 되도록 형성된 회전드럼과, 상기 회전드럼 전체를 일정한 간격으로 둘러싸고 외주부 일단에는 탄화가스배출구가 형성된 열전달드럼과, 상기 연전달드럼의 외주부를 일정한 간격으로 둘러싸고 외주부 일단에는 열유입구가 타단에는 배기구가 형성된 외부드럼을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 열공급장치는 연소실을 구비하며 상기 연소실은 상기 탄화가스배출구 및 열유입구와 연결되고, 상기 배기장치는 배출가스 연소실을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전드럼 연속식 탄화장치를 제공한다.
또한, 상기 회전드럼 연속식 탄화장치에 있어서, 상기 회전드럼은 외주부의 일단에는 폐기물투입구가 타단에는 처리물이동구가 형성되고 내주부의 내면 및 외주부의 표면에 다수의 내부 및 외부 이송블래이드가 부착되며, 상기 내부 및 외부 이송블래이드는 자체 회전 시 처리물의 이송방향이 반대가 되도록 형성된 제 1 회전드럼과, 외주부의 일단에 처리물이동구가 형성되고 외주부의 표면에 다수의 외부 이송블래이드가 부착되며, 상기 외부 이송블래이드는 자체 회전 시 처리물의 이송 방향이 상기 제 1 회전드럼의 외부 이송블래이드와 반대가 되도록 형성된 제 2 회전드럼을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전드럼 연속식 탄화장치는 상기 탄화로를 복수로 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 회전드럼 연속식 탄화장치를 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 탄화장치의 정면 및 측면 구조를 개략적으로 설명한 도면이며, 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 탄화장치의 일례를 도시한 정면도, 우측면도 및 평면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 탄화로의 정면 및 평면 내부구조를 도시한 도면이다.
도 1a 및 도 1b에서 도시한 바와 같이, 본 장치는 동일한 중심축을 갖는 회전드럼(110), 열전달드럼(120) 및 외부드럼(130)이 일정한 간격을 갖고 중첩되어 이루어져 있으며, 회전드럼(110) 내부로 폐기물투입구가 연결되어 폐기물이 투입되고 열전달드럼(120)의 외부에서 탄화물 배출구를 통해 탄화물이 배출되도록 구성되어 있다.
또한, 탄화과정시 발생하는 가스는 연소실(200)로 전달되어 재연소된 후 외부드럼(130)과 열전달드럼(120) 사이로 열풍의 형태로 전달되며, 배기가스는 연소실(300a, 300b)에서 완전연소된 후 대기로 방출된다.
도 3a 및 도 3b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 탄화로의 내부구조를 자세히 살펴보면, 회전드럼(110)은 외주부의 일단에는 폐기물투입구(410)가 타단에는 처리물이동구(150)가 형성되고 내주부의 내면 및 외주부의 표면에 다수의 내부 및 외부 이송블래이드(111, 113)가 부착되며, 내부 및 외부 이송블래이드(111, 113)는 자체 회전 시 처리물의 이송방향이 반대가 되도록 형성된다. 일반적으로 이송블래이드는 플랫바(flat bar)를 회전방향에 맞게 구부려서 부착하게 된다.
회전드럼(110)의 외부에는 회전드럼(110) 전체를 일정한 간격으로 둘러싸고 외주부 일단에는 탄화가스배출구(210)가 형성된 열전달드럼(120)이 설치되고, 열전달드럼(120)의 외부에는 열전달드럼(120)의 외주부를 일정한 간격으로 둘러싸고 외주부 일단에 열유입구(220)가 타단에 탄화가스배출구(210)가 형성된 외부드럼(130)이 설치된다.
회전드럼(110) 내부에 투입된 폐기물은 회전드럼(110)의 내부이송 블래이드(111)에 의해 이송되며, 이송되는 동안 250℃ 내외에서 건조과정이 진행된다. 내부이송 블래이드(111)에 의해 건조과정을 거쳐 이송된 폐기물은 처리물이동구(150)를 통해 회전드럼(110)의 외부로 빠져나오게 되고, 외부이송 블래이드(113)에 의해 내부에서와는 반대 방향으로 이송되며, 승온과정 및 탄화과정을 거치게 된다. 탄화과정은 약 600℃~900℃에서 진행된다.
본 발명의 탄화장치는 3개 이상의 드럼으로도 설치될 수 있으며, 이 경우 건조 및 탄화과정은 2~4개의 이송과정으로 진행되게 된다. 처리물의 수분함량이 많을 경우에는 건조 및 처리시간을 늘리기 위하여 3~4개의 이송과정으로 진행시킬 수 있다.
3개의 이송과정을 갖는 회전드럼의 구조를 예를 들어 설명하면, 회전드럼은 외주부의 일단에는 폐기물투입구가 타단에는 처리물이동구가 형성되고 내주부의 내면 및 외주부의 표면에 다수의 내부 및 외부 이송블래이드가 부착되며, 내부 및 외부 이송블래이드가 자체 회전 시 처리물의 이송방향이 반대가 되도록 형성된 제 1 회전드럼과, 외주부의 일단에 처리물이동구가 형성되고 외주부의 표면에 다수의 외부 이송블래이드가 부착되며, 상기 외부 이송블래이드는 자체 회전 시 처리물의 이송방향이 상기 제 1 회전드럼의 외부 이송블래이드와 반대가 되도록 형성된 제 2 회전드럼을 구비하게 된다. 물론 회전드럼이 3개 이상의 드럼으로 구성되어 4개 이상의 이송과정을 갖도록 설계할 수도 있다.
또한, 본 발명의 탄화장치는 탄화로를 복수로 설치하여 제작될 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 탄화장치는 중첩된 복수의 드럼으로 구성된 탄화로 내에서 연속적으로 건조, 승온 및 탄화과정이 일어나므로, 공간활용도를 높일 수 있는 보다 간단한 탄화장치를 제공할 수 있으며, 장치의 제작비용도 절감할 수 있고, 열공급통로가 단일통로로 이루어져 경제적으로 열을 공급할 수 있다.
도 3a, 도 3b에서 도시한 바와 같이, 연소실(200)을 거친 열풍은 열전달드럼(120)과 외부드럼(130) 사이로 전달되게 되는데, 이는 처리물과 열이 지나가는 통로를 분리하여 보다 안정적인 탄화과정을 진행시킬 수 있고, 처리물의 열이 직접적으로 닿지 않으므로 탄화물의 회수량을 높일 수 있다. 처리물이 직접 열에 닿으면 산화되거나 불이 붙은 현상이 일어나며, 열분해가 진행될 시 배출된 가연성 가스가 순간적으로 연소될 수 있어 폭발의 위험성도 있다. 따라서, 본 발명에서는 처리물에 간접적으로 열이 전달되는 구조를 창안하여, 무산소 반응과정인 탄화과정을 보다 안정적으로 진행할 수 있게 할 뿐만 아니라 반응효율을 높여 탄화물의 회수율을 증대시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 탄화장치는 처리과정에서 발생하는 가스를 탄화가스배출구 (210)를 통하여 회수하여 연소실(200)에서 재연소시켜 탄화로에 공급하는 구조를 갖고 있다. 탄화시 발생하는 건류가스는 열분해하면서 원자와 원자의 결합부분이 절단되어 메탄, 에탄, 에틸렌 등으로 생성된다. 이렇게 탄화과정에서 발생한 가스는 탄화가스배출구를 통하여 연소실로 전달되어 재연소시킴으로써, 환경오염을 줄이며 연료를 절감할 수 있게 된다.
또한, 배기구(310)를 통하여 배출된 연소가스는 연소실(300a, 300b)에서 완전연소되어 대기로 방출되므로 환경오염을 방지할 수 있다.
그 밖에, 본 발명의 탄화장치의 폐기물 투입장치로서는 공지기술의 호퍼 및 이동스큐류가 사용될 수 있으며, 탄화물배출장치로서는 공지기술의 냉각장치 또는 안정화로가 사용될 수 있다.
상술한 본 발명은 단일 탄화로내에서 건조, 승온 및 탄화과정을 연속적으로 진행하게 하여 공간활용도, 제작비용 또는 열효율면에서 보다 효율적인 탄화장치를 제공할 수 있으며, 처리물과 열공급통로를 분리하여 안정적이고 회수율이 높은 탄화과정을 진행할 수 있다.
또한, 회전드럼 내의 폐기물로부터 발생된 가스를 연소실로 회수하여 연료로 활용하고, 배기가스를 연소실에서 완전연소하여 대기 중으로 배출함으로써 연료절감은 물론 환경오염을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 이루어질 수 있는 것임을 밝혀둔다.
Claims (3)
- 탄화로와, 상기 탄화로의 폐기물투입구와 연결된 폐기물투입장치와, 상기 탄화로의 열유입구와 연결된 열공급장치와, 상기 탄화로의 배기구와 연결된 배기장치와, 상기 탄화로의 탄화물배출구와 연결된 탄화물배출장치를 포함하는 탄화장치에 있어서,상기 탄화로는 외주부의 일단에는 폐기물투입구가 타단에는 처리물이동구가 형성되고 내주부의 내면 및 외주부의 표면에 다수의 내부 및 외부 이송블래이드가 부착되며, 상기 내부 및 외부 이송블래이드가 자체 회전 시 처리물의 이송방향이 반대가 되도록 형성된 회전드럼과, 상기 회전드럼 전체를 일정한 간격으로 둘러싸고 외주부 일단에 탄화가스배출구 및 탄화물배출구가 형성된 열전달드럼과, 상기 열전달드럼의 외주부를 일정한 간격으로 둘러싸고 외주부 일단에는 열유입구가 타단에는 배기구가 형성된 외부드럼을 포함하는 것을 특징으로 하고,상기 열공급장치는 연소실을 구비하며,상기 연소실은 상기 외부드럼의 열유입구와 연결되어 상기 외부드럼과 상기 열전달드럼 사이의 공간을 통하여 열풍이 전달되고, 상기 탄화가스배출구와 연결되어 탄화가스를 재연소하며,상기 배기장치는 배출가스 연소실을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전드럼 연속식 탄화장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 탄화로는,상기 회전드럼이 외주부의 일단에는 폐기물투입구가 형성되고 타단에는 처리물이동구가 형성되며 내주부의 내면 및 외주부의 표면에 다수의 내부 및 외부 이송블래이드가 부착되고, 상기 내부 및 외부 이송블래이드는 자체 회전 시 처리물의 이송방향이 반대가 되도록 형성된 제 1 회전드럼과, 외주부의 일단에 처리물이동구가 형성되고 외주부의 표면에 다수의 외부 이송블래이드가 부착되며, 상기 외부 이송블래이드가 자체 회전 시 처리물의 이송방향이 상기 제 1 회전드럼의 외부 이송블래이드와 반대가 되도록 형성된 제 2 회전드럼으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전드럼 연속식 탄화장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 회전드럼 연속식 탄화장치는 상기 탄화로를 복수로 구비하는 것을 특징으로 하는 회전드럼 연속식 탄화장치.
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